小型农田水利节水灌溉措施研究

2022-01-01赵小强

农业开发与装备 2022年10期

赵小强

（临洮县上营乡农业农村综合服务中心，甘肃临洮 730517）

1 小型农田水利节水灌溉常见技术

1.1 渠道防渗

现阶段我国很多农田在灌溉时依然沿用传统的渠道输水灌溉模式，但是这种灌溉模式过于古老，灌溉的水分大多数会被渗透或蒸发，不但达不到农田的灌溉效果，还往往会造成大量水资源的浪费。但是通过渠道防渗技术进行小型农田的灌溉可以解决这一问题，防止灌溉时水分渗漏的情况产生。采用渠道防渗技术灌溉的农田可以将灌溉有效率从原有的30%可以增长至70%，对农田作物的生长十分有利，可以有效提高水资源利用率。

1.2 管道输水

在进行小型农田水利灌溉时，采用渠道防渗技术，可以有效地减少水资源的浪费，提高灌溉效率，但由于直接灌溉造成水汽蒸发，依旧达不到理想的效果。这一问题可以通过管道输水灌溉进行解决。利用管道将水输送至田间进行灌溉，防止由于在空气中暴露造成的水汽蒸发造成的水资源浪费，可以有效提高对水资源的利用率，且实施成本较低，不破坏农田，因此适合大规模的推广使用。目前，常用的输水技术是低压管道输水技术，也就是通过管道内压差的方式引水从而降低水泵能耗。但利用管道输水进行灌溉，依然没有从根本上解决灌溉过程中水分损失的情况。

1.3 喷灌

近年来，我国现代农业技术的水平不断提升，许多农田在进行灌溉时已经开始使用机械化喷灌的形式。喷灌就是利用带有压力的喷头进行喷洒灌溉，在喷洒过程中由于压力的原因，喷出的水滴非常细小且密集，喷洒效果也更为均匀。因此，利用喷灌的形式对作物进行农田灌溉，可以有效地减少水资源浪费，并且还可以防止农田被破坏，提高收益。现阶段我国常用的喷灌设备为卷盘式喷灌机，该设备更适合我国大多数的农田地形。但喷灌的形式，依然存在不足，这一形式对地形要求较高，成本也更高，对于设备的要求也更加严格。

1.4 滴灌

滴灌的形式也可以有效地提高水资源的利用率。滴灌主要是将大管道中的水分分流至直径相对较小的管道中，将管道直接引到农田作物的附近，对作物的根部进行定向浇灌。相对于其他灌溉形式来说此种方法对水资源的利用效率最高，可以达到95%以上的灌溉率，有效提高作物的产量。但由于滴灌的设备要求更为严格，规模也更为庞大，所以需要投入更多的成本，不适用于大多数的小型农田。

1.5 覆膜灌

覆膜灌的主要概念是将带着小孔的塑料膜覆盖在垄沟的底部，塑料膜上的水分通过小孔进行渗透性的灌溉。此种灌溉方式投入较小，不需要大型的设备辅助，施工也更为简单，并且能够有效地避免水分渗漏和蒸发。我国东北地区和新疆地区经常使用此种灌溉方法。

2 小型农田水利节水灌溉措施

2.1 土壤水分监测和小型农田精细化管理

对小型农田进行土壤水分监测可以方便实时掌握土壤水分指标，并可以通过水分指标判断是否进行灌溉，直接影响到农田上作物的生长情况。土壤墒情是可以直接反映土壤中水分含量的指标，所以可以利用这一指标进行土壤水分监测。土壤墒情的监测可以及时了解土壤中水分的稳定性，并为灌溉时间和水量提供一定的参考，能够及时对土壤情况进行和调整。目前土壤墒情的监测方式多种多样，例如电容法和光电法等，且效果都非常好。但最为常见的土壤墒情监测方法为时域反射法，这一方法的优点在于在不破坏土壤状态的情况下进行墒情的检测，流程简单且操作并不复杂，且更为快速，适用于大多数的农田墒情检测。

在对土壤进行墒情检测后，也要根据检测的结果对农田进行精细化管理。土地中水分的含量可以直接影响农田作物的产量，所以要对土壤的情况进行实时的监控，并且监督管理要更为精细，防止农田水分含量出现大规模的浮动而对作物的产量造成直接的影响。土壤的精细化管理可以及时发现土壤状态的变化，并针对土壤墒情的变化判断农田是否需要灌溉，也方便对灌溉量进行测算，有效提高灌溉效率，增加作物产量。

2.2 使用差异化、自动化技术进行灌溉控制

由于不同的作物需要不同的灌溉技术，同时农田的类型也会对灌溉技术的选择造成影响，且近年来灌溉技术不断发展、已经衍生出了多种自动化技术，在灌溉技术当中使用自动化技术能够极大程度地提升灌溉效果、减少农民工作量、提高灌溉控制的精细化水平，因此应当做好差异化灌溉技术选择并提高自动化技术在灌溉中的应用。

首先是灌溉技术的选择，根据不同的作物以及不同的农田类型，应当选择不同的灌溉技术以符合作物需求以及农田特点。一般情况下，小型农田在滴灌或喷灌的投入方面较少，且能够实现更好的节水效果；而覆膜灌能够起到的成本节约效果并不明显，且在节水层面不如滴灌或喷灌，但考虑到过高的作物高度会影响喷灌效果，因此在农作物较高的小型农田灌溉当中应当优先选择滴灌，而在农作物较矮的小型农田灌溉当中，则可以自由选择喷灌或滴灌技术；此外在大棚的灌溉当中，由于作物普遍较矮，一般用于种植果蔬，因此优先使用喷灌。

其次是使用自动化技术进行灌溉控制。农民可以将农田划分成数个区域，在每个区域放置几颗水含量传感器以判断土壤内的水含量、放置阳光传感器以检测光照强度，并在管道内以及阀门处放置传感器用于监测管道内水压以及检测阀门开关情况，最后在阀门处安装自动化阀门控制系统，对阀门控制系统进行编程设定开启阀门的时间、水含量以及阳光强度，最终实现整体流程的自动化控制：当土壤内的水分含量达到灌溉设定值时，水含量传感器便会将信号传递至阀门控制系统，随后阀门控制系统会根据目前的含水量来调整阀门的开启情况、进行排水，同时根据管道内水压传感器来确认水流量，在完成灌溉后系统关闭阀门、向水含量传感器发送信号、暂时停止水含量监测。在整套流程当中农民均无需自主控制灌溉，只需根据农田以及作物的水含量实际需求进行数值设定，便可以在浇灌过程中脱离人工控制、最大程度解放人力。

最后是在节水灌溉控制部分，广泛采用自动化完成灌溉时间、灌溉次数以及灌溉定额的调整。首先是灌溉时间方面，一般情况下，非常缺水状态下自动灌溉的时间应当保持在上午10点之前或下午4点之后、避免光照强度过高导致水分发生大量流失；其次是灌溉天气，在灌溉天气的控制逻辑方面应当考虑到大风天以及雨天，例如在大风天时除非极度缺水、否则不进行灌溉，在雨天不进行灌溉并实时监控土壤内的水含量、在水含量超标时及时进行排水工作；在灌溉次数方面则应当根据灌溉的方式合理进行调整，比如滴灌应当考虑灌溉时每次的定量以及灌溉用水在管道内是否有残留并适当提高每次灌溉的水量，以避免灌溉水留在管道当中无法进入土壤的情况；此外，为了实现自动化灌溉时间、灌溉次数、灌溉定额的调整，也应当在土地当中加入风速传感器、温湿度传感器、阳光传感器等自动化辅助传感器，在某一数值过高时及时向农民发出警报、由农民进行手工操作。在日常灌溉时也可以依靠以上数值实现自动化并在灌溉之前向农民发出提醒，询问农民是否可以进行灌溉工作，从而实现灌溉过程的全过程自动化智能化控制。

2.3 提高节水灌溉资金投入

实现节水灌溉需要一定的资金投入，仅依靠农民自身是无法保证节水灌溉效果的，因此有关部门应当投入更多节水灌溉资金帮助农民建设节水灌溉设备、减轻农民资金压力，优先为贫困农户进行资金扶持并安排施工人员进行节水灌溉设备安装；其次，相关部门也应当做好节水灌溉设备的后期维护保养工作，定期前往农田查看设备运转情况以及数据记录日志、维护设备并修理存在的故障；第三，有关部门也应当开展节水灌溉宣传工作、引导农民群众筹集节水灌溉设备资金来为相关部门分担压力；最后，相关部门也可以引导农产品企业、养殖场等农业企业与农民进行合作，由企业与农民签订协议、企业出资帮助农民建设节水灌溉设备，农民则将农作物按照正常市场价为企业提供农作物并保证农作物的质量，进而在减轻农民资金压力的同时为企业创造利益、保障原材料供应，实现双赢效果。